1950年以前,人們普遍認(rèn)為涂料是作為屏蔽層來保護(hù)鋼材,阻止水和氧到達(dá)鋼材表面,后來研究發(fā)現(xiàn),水和氧透過漆膜的滲透率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于裸鋼腐蝕的消耗速率,因此,發(fā)現(xiàn)不能只用涂料的屏蔽作用來解釋涂料的有效性,漆膜的導(dǎo)電性可能也是控制防腐蝕程度的一個變量。
據(jù)推測,高導(dǎo)電性涂層防腐蝕性差,低導(dǎo)電性涂層防腐蝕性較好,實驗也證實了具有非常高導(dǎo)電性的涂層,其防腐蝕性也差,然而,在比較了一些相對低導(dǎo)電性的涂膜時,其導(dǎo)電性和防腐蝕性之間的關(guān)聯(lián)性不大,高導(dǎo)電性涂膜的失效也可能是由于其高透水性,然而一些學(xué)者相信有機(jī)涂層的導(dǎo)電性至少是防腐蝕的影響因素之一。
現(xiàn)在人們對完整涂膜對鋼的腐蝕保護(hù)的認(rèn)識很大程度上是基于Funke的研究。他發(fā)現(xiàn)在早期的工作中有一個重要因素沒有被足夠重視,就是當(dāng)
水存在時涂層對鋼的附著力
Funke認(rèn)為當(dāng)水透過完整的涂膜時能置換鋼表面上的一些涂膜。在此情況下,涂膜呈現(xiàn)
很弱的濕附著力
此時水和溶解于水中的氧直接與鋼表面接觸,因而引起腐蝕。當(dāng)腐蝕進(jìn)行時,產(chǎn)生亞鐵離子和氫氧根離子,在涂膜下形成滲透池。產(chǎn)生的滲透壓可以提供足夠的力從底材上剝離更多的涂層。滲透壓的范圍可在2500~3000kPa之間,而有機(jī)涂層抗剝離的力非常低,僅為6~40kPa,因而將產(chǎn)生很多氣泡并擴(kuò)延,從而暴露出更多未保護(hù)的鋼表面,氣泡也可通過非滲透壓機(jī)理而形成,由于氣泡在涂層中的張力較小,在涂層模量足夠高時,可壓制氣泡的形成。
無論是滲透壓機(jī)理還是非滲透壓機(jī)理,屏蔽涂層能防腐蝕的關(guān)鍵是要具有足夠的附著力、才能抵抗取代作用力。
從兩種機(jī)理可預(yù)測,若涂層在微觀上及宏觀上均覆蓋鋼的全部面積,并且,若在所有的界面上都能達(dá)到很強的濕附著力,則該涂層能無限地保護(hù)鋼不被腐蝕。然而,在實際施工時要使涂料達(dá)到上述這兩個要求是困難的,例如,由于金屬表面納米級或微米級的粗糙度,這些表面的空穴因空間位阻的原因不能完全被基料分子填滿,這些沒被保護(hù)的空穴,盡管小,但也足夠允許局部水分子的積聚,形成腐蝕電池的介質(zhì)。因此,除了濕附著力之外,低的透水性和透氧性也有助于防腐蝕,在任何場合,若是附著力差,防腐蝕性也差;但若是附著力尚好,低的透水性和透氧性可使附著力喪失的時間延長到足夠長,從而在許多實際環(huán)境下具有足夠的防腐蝕性。
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